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【摘 要】 南水北调中线焦作1段工程高填方段增设防渗墙工程，该文介绍了防渗墙设计构思、结构设计及其施工方案。
【关键词】 防渗墙；南水北调工程；应用
【中图分类号】 TU721.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）01-023-02
1 工程概况
南水北调中线一期工程总干渠焦作1段工程，位于河南焦作市境内，始于大沙河渠道倒虹出口，止于李河渠道倒虹出口，总长度13.513km，渠道长度11.598km。
根据设计技术要求，南水北调中线一期工程焦作1段高填方段及缺口回填部位，采取塑性混凝土防渗墙进行渠堤渗控处理，其中，南水北调中线一期工程焦作1段Ⅳ36+931.24～Ⅳ41+400段渠道左右岸渠堤设置防渗墙，防渗墙渠堤段总长度7.71km。
该渠段防渗结构采用渠堤垂直防渗体与渠底粉质粘土、重粉质壤土层相结合，形成封闭的防渗结构。渠堤垂直防渗结构采用40cm厚度的塑性混凝土防渗墙，墙顶高程设计堤顶高程-0.5m，左右岸防渗墙均布置在渠堤堤顶中心，防渗墙深度8.89～12.35m，与渠底粉质粘土、重粉质壤土层相接，并与之形成封闭的防渗结构。
依据《总干渠焦作1段渠堤防渗墙施工图纸》，防渗加固工程一般采用塑性混凝土防渗墙，局部与建筑物衔接处采用高压旋喷灌浆。墙顶高程设计堤顶高程-0.5m，左右岸防渗墙均布置在渠堤堤顶中心，设计墙厚0.4m，塑性混凝土配合比根据试验确定。高喷最小有效厚度不小于0.3m，孔距1.2m，墙体材料采用普通硅酸盐水泥，水灰比、灌浆压力根据现场试验确定。
2 防渗墙施工方案
结合工程实际情况，塑性混凝土防渗墙采用液压薄壁抓斗成槽方案，分Ⅰ、Ⅱ序槽段进行施工，混凝土防渗墙接头采用“接头管法”。
2.1 防渗墙施工平台及混凝土导墙施工。
2.1.1 防渗墙施工平台。左右岸防渗墙均布置在渠堤顶中心，由于渠堤顶宽仅5m，根据需要先对渠堤进行消顶，防渗墙施工完成后再按堤顶填筑要求回填至设计堤顶高程。
目前渠堤已填筑到渠堤顶设计高程且边坡超填40cm厚，现堤顶宽度约5.4m左右，采用液压薄壁抓斗成槽，对抓斗进行改进，使抓斗与履带平行，抓斗主机两履带骑导墙行进，现有堤顶宽度可以满足施工作业宽度。
2.1.2 混凝土导墙施工。为了给开挖机具提供导向、保护槽口、承重等，开槽施工需要先行施工钢筋混凝土导墙。导墙沿渠堤防渗墙轴线布置，槽口宽0.45m，导墙深1.3m，导墙做成“┓┏”形现浇钢筋混凝土结构，布置φ10@250钢筋，横向钢筋间距25cm，倒“L”形钢筋3根每米。墙内侧净宽度45cm，总长为7710m（左右侧），单侧导墙设计宽度为2.3m，厚为30cm，深度为1.3m，采用C25混凝土。施工过程中根据弯道特性、地质情况进行适当调整。
2.2 制浆与成槽。
2.2.1 泥浆制备。施工中所用的泥浆用于固壁，泥浆池考虑能够满足2～3个槽孔的施工，设计容量100m3/座，设置在渠道内，采用ZJ-800高速制浆机制浆。
泥浆拌制采用高速泥浆搅拌机，拌制时间大于10min，先送入泥浆沉淀池，沉淀24h后，再用泥浆泵把泥浆输送到各槽口用浆点。
2.2.2 成槽。抓斗成槽：防渗墙槽段施工采用液压抓斗“纯抓法”施工，采用津江SG46型液压抓斗机配40mm薄壁抓斗进行防渗墙成槽施工。抓槽前先认真校对孔位，抓斗纵面轴线与防渗墙设计轴线重合，抓斗升降过程中保持平稳，避免左右摆动。主机倒退行驶，不允许在已成槽部位上行驶，以免孔壁坍塌。
抓槽顺序：槽段先抓两边后抓中间。
挖槽采用液压抓斗成槽机械，槽段长度为7m，采用“3抓法”施工时，先抓槽段两侧主孔，两侧主孔挖至距设计槽底深度约50cm后，再挖中间副孔，主孔内预留的50cm与副孔一起进行清底开挖。
成槽初始段2～7米开挖时，挖掘速度不宜过快，应放慢速度，以防止遇到地下障碍物。成槽开挖过程中，保持仪表显示精度在1/500左右，整个成槽过程中随时进行纠偏，始终保持显示精度在良好范围内。
整幅槽段挖到底后进行扫孔，挖除铲平抓接部位的壁面及铲除槽底沉渣以消除槽底沉渣对将来墙体的沉降。施工方法是：有次序地一端向另一端铲挖，每移动50cm，使抓深控制在同一设计标高。
槽孔开挖过程中，槽孔泥浆面始终保持在导墙面以下30～50cm，槽孔孔壁应平整垂直，不应有梅花孔、小墙等，详细记录成孔抓挖工作。
槽体开挖：液压薄壁抓斗就位于待开挖槽段靠近第一抓位置，将抓斗斗体悬在导墙上面，中心线对准导墙中心线，抓斗的一边紧贴槽段分界线。往导墙内注入新制好的泥浆，待泥浆面至导墙顶以下30～50cm时，斗体下入导墙内开始抓槽，抓出的土体直接堆放在渠堤迎水坡面上。
2.3 清孔。清孔采用抓斗进行清理，先用抓斗自槽底部采用定位法抓取槽底淤积物及沉淀物，然后下入φ100mm钢管采用泵吸反循环法清孔，清孔时孔内泥浆面应不低于槽口下1.0m，且高出地下水位2.0m以上。
2.4 槽段连接。由于本工程防墙墙体深度较深，主要采用接头管法施工。清孔换浆结束后，在一期槽两端孔位置下设Φ400mm钢制接头管，孔口固定，在混凝土浇筑过程中，根据混凝土初凝时间和混凝土面上升速度及上升高度起拔接头管。混凝土浇筑后接头管部位形成二期槽端孔，待二期槽成槽后连接成墙。接头管分节制作，插销连接，采用液压拔管机起拔。
接头管下设：按槽孔深度配置接头管。下设前检查接头管底阀是否正常，底管淤积泥砂是否清除，接头管接头的卡块、盖板是否齐全，锁块活动是否自如等，并在接头管外表面涂抹润滑油或脱模剂。
采用50t履带式起重机起吊接头管，先起吊底节接头管，对准拔管机孔中心，垂直徐徐下放，一直下到销孔位置，用钢管对孔插入接头管，继续将底管放下，使钢管担在拔管机抱紧圈上，松开保护帽固定螺钉，用清水冲洗接头结合面并涂抹润滑油或脱模剂，然后吊起第二节接头管，卸下接头保护帽，打开卡块盖 ，用清水将接头内圈结合面冲洗干净，对准接头插入，动作要缓慢，接头之间决不能发生碰撞，否则会造成接头唇部变形，使接头连接困难。用卡块卡接时，将卡块旋入并锁定。 吊起接头管，抽出钢管，下到第二节接头管销孔处，插入钢管，下放使其担在导墙上，再按上述方法进行第三节接头管的安装。重复上述程序直至全部接头管下放完成。
接头管起拔时间：槽底第1节接头管（8m）起拔时间宜在浇筑完毕后2.5～3小时完成；第2节接头管（6m）起拔时间宜在浇筑完毕后6～6.5小时完成；
接头清理：为保证槽段之间连接质量，采用接头刷清除已浇墙段砼接头处的凝胶物，确保洗刷后均无泥皮。采用50t履带式起重机吊住刷壁器对槽段接头进行上下刷动，以清除接头杂物，若是少量较硬的附着物，则由自制的专用铲刀清除。
2.5 防渗墙墙体灌注。
2.5.1 导管布设。灌注导管沿槽孔轴线布置，槽孔两端的导管距孔端控制在1.0～1.5m，采用双导管，导管间距控制在3.0m以内。安装导管时，导管底部出口与孔底板距离应控制在30～40cm。配置导管时根据各槽孔的孔深、导槽顶至管架的距离来计算单根导管的长度。
水下混凝土灌注选用圆形螺旋快速接头的钢导管。钢导管的内径应与防渗墙墙厚及混凝土浇筑速度相适用，不宜小于最大骨料粒径的6倍，一般为250mm。导管之间为丝扣连接，对导管的垂直度、密封性及可靠性进行试验。
2.5.2 开浇阶段。槽孔混凝土灌注严格遵循先深后浅的顺序，从最深的导管开始，由深到浅依次开浇，直至全槽混凝土面基本浇平以后再全槽均衡上升。
2.5.3 灌注阶段。①灌注混凝土一旦开浇后，保证连续进行，不得中断，并始终使导管埋入混凝土中足够深度，保证导管拆卸后导管埋入混凝土的深度不小于1m，以防止将导管拔出混凝土面；同时导管埋入混凝土中的深度不大于6m，以免出现堵管或铸管事故。②提升导管时应保持轴线竖直、位置居中。③每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，并及时填写槽孔混凝土浇筑、导管拆卸记录”和槽混凝土浇筑孔内混凝土面深度测量记录表”，绘制“槽孔水下混凝土灌注指示图”，指导导管的拆卸工作。④混凝土连续灌注，混凝土面上升速度控制在2m/h以上，遇特殊情况须间歇时，间歇时间应根据具体情况确定，但不宜大于30min。每槽段灌注时间控制在8h内灌注完成。⑤灌注时，槽口设置盖板，避免混凝土散落到槽内。
2.5.4 终浇阶段。终浇阶段由于导管内外的压力差减少，浇注速度下降，混凝土坍落度按下限控制，并适当提升导管减少埋入深度、稀释孔内泥浆。
灌注的槽顶标高应比设计槽顶标高高出0.5～1.0m，以保证桩头混凝土的强度，多余部分在槽帽混凝土施工前凿除。
【关键词】 防渗墙；南水北调工程；应用
【中图分类号】 TU721.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）01-023-02
1 工程概况
南水北调中线一期工程总干渠焦作1段工程，位于河南焦作市境内，始于大沙河渠道倒虹出口，止于李河渠道倒虹出口，总长度13.513km，渠道长度11.598km。
根据设计技术要求，南水北调中线一期工程焦作1段高填方段及缺口回填部位，采取塑性混凝土防渗墙进行渠堤渗控处理，其中，南水北调中线一期工程焦作1段Ⅳ36+931.24～Ⅳ41+400段渠道左右岸渠堤设置防渗墙，防渗墙渠堤段总长度7.71km。
该渠段防渗结构采用渠堤垂直防渗体与渠底粉质粘土、重粉质壤土层相结合，形成封闭的防渗结构。渠堤垂直防渗结构采用40cm厚度的塑性混凝土防渗墙，墙顶高程设计堤顶高程-0.5m，左右岸防渗墙均布置在渠堤堤顶中心，防渗墙深度8.89～12.35m，与渠底粉质粘土、重粉质壤土层相接，并与之形成封闭的防渗结构。
依据《总干渠焦作1段渠堤防渗墙施工图纸》，防渗加固工程一般采用塑性混凝土防渗墙，局部与建筑物衔接处采用高压旋喷灌浆。墙顶高程设计堤顶高程-0.5m，左右岸防渗墙均布置在渠堤堤顶中心，设计墙厚0.4m，塑性混凝土配合比根据试验确定。高喷最小有效厚度不小于0.3m，孔距1.2m，墙体材料采用普通硅酸盐水泥，水灰比、灌浆压力根据现场试验确定。
2 防渗墙施工方案
结合工程实际情况，塑性混凝土防渗墙采用液压薄壁抓斗成槽方案，分Ⅰ、Ⅱ序槽段进行施工，混凝土防渗墙接头采用“接头管法”。
2.1 防渗墙施工平台及混凝土导墙施工。
2.1.1 防渗墙施工平台。左右岸防渗墙均布置在渠堤顶中心，由于渠堤顶宽仅5m，根据需要先对渠堤进行消顶，防渗墙施工完成后再按堤顶填筑要求回填至设计堤顶高程。
目前渠堤已填筑到渠堤顶设计高程且边坡超填40cm厚，现堤顶宽度约5.4m左右，采用液压薄壁抓斗成槽，对抓斗进行改进，使抓斗与履带平行，抓斗主机两履带骑导墙行进，现有堤顶宽度可以满足施工作业宽度。
2.1.2 混凝土导墙施工。为了给开挖机具提供导向、保护槽口、承重等，开槽施工需要先行施工钢筋混凝土导墙。导墙沿渠堤防渗墙轴线布置，槽口宽0.45m，导墙深1.3m，导墙做成“┓┏”形现浇钢筋混凝土结构，布置φ10@250钢筋，横向钢筋间距25cm，倒“L”形钢筋3根每米。墙内侧净宽度45cm，总长为7710m（左右侧），单侧导墙设计宽度为2.3m，厚为30cm，深度为1.3m，采用C25混凝土。施工过程中根据弯道特性、地质情况进行适当调整。
2.2 制浆与成槽。
2.2.1 泥浆制备。施工中所用的泥浆用于固壁，泥浆池考虑能够满足2～3个槽孔的施工，设计容量100m3/座，设置在渠道内，采用ZJ-800高速制浆机制浆。
泥浆拌制采用高速泥浆搅拌机，拌制时间大于10min，先送入泥浆沉淀池，沉淀24h后，再用泥浆泵把泥浆输送到各槽口用浆点。
2.2.2 成槽。抓斗成槽：防渗墙槽段施工采用液压抓斗“纯抓法”施工，采用津江SG46型液压抓斗机配40mm薄壁抓斗进行防渗墙成槽施工。抓槽前先认真校对孔位，抓斗纵面轴线与防渗墙设计轴线重合，抓斗升降过程中保持平稳，避免左右摆动。主机倒退行驶，不允许在已成槽部位上行驶，以免孔壁坍塌。
抓槽顺序：槽段先抓两边后抓中间。
挖槽采用液压抓斗成槽机械，槽段长度为7m，采用“3抓法”施工时，先抓槽段两侧主孔，两侧主孔挖至距设计槽底深度约50cm后，再挖中间副孔，主孔内预留的50cm与副孔一起进行清底开挖。
成槽初始段2～7米开挖时，挖掘速度不宜过快，应放慢速度，以防止遇到地下障碍物。成槽开挖过程中，保持仪表显示精度在1/500左右，整个成槽过程中随时进行纠偏，始终保持显示精度在良好范围内。
整幅槽段挖到底后进行扫孔，挖除铲平抓接部位的壁面及铲除槽底沉渣以消除槽底沉渣对将来墙体的沉降。施工方法是：有次序地一端向另一端铲挖，每移动50cm，使抓深控制在同一设计标高。
槽孔开挖过程中，槽孔泥浆面始终保持在导墙面以下30～50cm，槽孔孔壁应平整垂直，不应有梅花孔、小墙等，详细记录成孔抓挖工作。
槽体开挖：液压薄壁抓斗就位于待开挖槽段靠近第一抓位置，将抓斗斗体悬在导墙上面，中心线对准导墙中心线，抓斗的一边紧贴槽段分界线。往导墙内注入新制好的泥浆，待泥浆面至导墙顶以下30～50cm时，斗体下入导墙内开始抓槽，抓出的土体直接堆放在渠堤迎水坡面上。
2.3 清孔。清孔采用抓斗进行清理，先用抓斗自槽底部采用定位法抓取槽底淤积物及沉淀物，然后下入φ100mm钢管采用泵吸反循环法清孔，清孔时孔内泥浆面应不低于槽口下1.0m，且高出地下水位2.0m以上。
2.4 槽段连接。由于本工程防墙墙体深度较深，主要采用接头管法施工。清孔换浆结束后，在一期槽两端孔位置下设Φ400mm钢制接头管，孔口固定，在混凝土浇筑过程中，根据混凝土初凝时间和混凝土面上升速度及上升高度起拔接头管。混凝土浇筑后接头管部位形成二期槽端孔，待二期槽成槽后连接成墙。接头管分节制作，插销连接，采用液压拔管机起拔。
接头管下设：按槽孔深度配置接头管。下设前检查接头管底阀是否正常，底管淤积泥砂是否清除，接头管接头的卡块、盖板是否齐全，锁块活动是否自如等，并在接头管外表面涂抹润滑油或脱模剂。
采用50t履带式起重机起吊接头管，先起吊底节接头管，对准拔管机孔中心，垂直徐徐下放，一直下到销孔位置，用钢管对孔插入接头管，继续将底管放下，使钢管担在拔管机抱紧圈上，松开保护帽固定螺钉，用清水冲洗接头结合面并涂抹润滑油或脱模剂，然后吊起第二节接头管，卸下接头保护帽，打开卡块盖 ，用清水将接头内圈结合面冲洗干净，对准接头插入，动作要缓慢，接头之间决不能发生碰撞，否则会造成接头唇部变形，使接头连接困难。用卡块卡接时，将卡块旋入并锁定。 吊起接头管，抽出钢管，下到第二节接头管销孔处，插入钢管，下放使其担在导墙上，再按上述方法进行第三节接头管的安装。重复上述程序直至全部接头管下放完成。
接头管起拔时间：槽底第1节接头管（8m）起拔时间宜在浇筑完毕后2.5～3小时完成；第2节接头管（6m）起拔时间宜在浇筑完毕后6～6.5小时完成；
接头清理：为保证槽段之间连接质量，采用接头刷清除已浇墙段砼接头处的凝胶物，确保洗刷后均无泥皮。采用50t履带式起重机吊住刷壁器对槽段接头进行上下刷动，以清除接头杂物，若是少量较硬的附着物，则由自制的专用铲刀清除。
2.5 防渗墙墙体灌注。
2.5.1 导管布设。灌注导管沿槽孔轴线布置，槽孔两端的导管距孔端控制在1.0～1.5m，采用双导管，导管间距控制在3.0m以内。安装导管时，导管底部出口与孔底板距离应控制在30～40cm。配置导管时根据各槽孔的孔深、导槽顶至管架的距离来计算单根导管的长度。
水下混凝土灌注选用圆形螺旋快速接头的钢导管。钢导管的内径应与防渗墙墙厚及混凝土浇筑速度相适用，不宜小于最大骨料粒径的6倍，一般为250mm。导管之间为丝扣连接，对导管的垂直度、密封性及可靠性进行试验。
2.5.2 开浇阶段。槽孔混凝土灌注严格遵循先深后浅的顺序，从最深的导管开始，由深到浅依次开浇，直至全槽混凝土面基本浇平以后再全槽均衡上升。
2.5.3 灌注阶段。①灌注混凝土一旦开浇后，保证连续进行，不得中断，并始终使导管埋入混凝土中足够深度，保证导管拆卸后导管埋入混凝土的深度不小于1m，以防止将导管拔出混凝土面；同时导管埋入混凝土中的深度不大于6m，以免出现堵管或铸管事故。②提升导管时应保持轴线竖直、位置居中。③每隔30min测量一次槽孔内混凝土面深度，并及时填写槽孔混凝土浇筑、导管拆卸记录”和槽混凝土浇筑孔内混凝土面深度测量记录表”，绘制“槽孔水下混凝土灌注指示图”，指导导管的拆卸工作。④混凝土连续灌注，混凝土面上升速度控制在2m/h以上，遇特殊情况须间歇时，间歇时间应根据具体情况确定，但不宜大于30min。每槽段灌注时间控制在8h内灌注完成。⑤灌注时，槽口设置盖板，避免混凝土散落到槽内。
2.5.4 终浇阶段。终浇阶段由于导管内外的压力差减少，浇注速度下降，混凝土坍落度按下限控制，并适当提升导管减少埋入深度、稀释孔内泥浆。
灌注的槽顶标高应比设计槽顶标高高出0.5～1.0m，以保证桩头混凝土的强度，多余部分在槽帽混凝土施工前凿除。